Questão 108 do ENEM 2017 — Física
O brinquedo pula-pula (cama elástica) é composto por uma lona circular flexível horizontal presa por molas à sua borda. As crianças brincam pulando sobre ela, alterando e alternando suas formas de energia. Ao pular verticalmente, desprezando o atrito com o ar e os movimentos de rotação do corpo enquanto salta, uma criança realiza um movimento periódico vertical em torno da posição de equilíbrio da lona (h = 0), passando pelos pontos de máxima e de mínima alturas, hmáx e hmin, respectivamente.
Esquematicamente, o esboço do gráfico da energia cinética da criança em função de sua posição vertical na situação descrita é:
Resolução comentada
Acima da posição de equilíbrio (h > 0), a criança está no ar e só a gravidade age sobre ela: a energia cinética cai de forma linear com a altura, chegando a zero em hmáx. Abaixo de h = 0, ela já está em contato com a lona, então além do peso passa a agir também a força elástica das molas, que freia o corpo muito mais rápido — por isso a energia cinética despenca de um jeito mais acentuado (curvo) e chega a zero em um hmin bem mais próximo de zero do que hmáx. Esse gráfico assimétrico, com máximo em h = 0, é o que corresponde à situação descrita.
Um gráfico simétrico (mesma forma para h positivo e negativo) seria tentador, mas só faria sentido se a mesma força (só a gravidade) atuasse nos dois lados do movimento. Como a lona adiciona uma força extra apenas do lado de baixo, a queda da energia cinética não pode ser igual nos dois trechos.